自动化焊接设备的应用与分析

自动化焊接设备的应用与分析

陈志杰1卢传涛2王丽2

温州泰昌人防设备有限公司  浙江，温州  325000

摘要：目前，我国的工程机械制造领域正处于关键的变革阶段，而自动化焊接设备的使用对于公司的生产效率和市场竞争力的增强起着至关重要的影响。因此，本篇论文将根据自动化焊接设备的独特属性，全面研究和解读其在工程机械制造过程中的使用情况。

关键词：自动化焊接设备；工程机械制造；应用分析

引言：在制造业领域，焊接被视为关键的处理技术之一。随着现代科技的快速进步和各种因素的影响，焊接生产流程正在逐渐从手工操作转变为自动化生产。焊接流程的自动化、机器人化和智能化已经变成了焊接行业发展的必然趋势。

1. 自动化焊接设备

1.1结构组成

焊接设备的自动化是由许多组件组合而成的，这些组件包含了焊接机械手、焊接电力，以及各种传感器和控制系统。

焊接机器人作为自动化焊接装置的主要元素，包括机械手、关键环、执行装置等元素，拥有极强的移动性。特别的，机械手有许多自由移动的空间，这样就保证了焊接机器人能够精确地对复杂的零件进行焊接。焊接工具能够依照已经编写好的流程来实现自动化的焊接过程安排以及姿势的优化。

焊接电源作为自动化焊接装置的主力，负责提供须的电力与电流，同时也能够依照焊接的需求，对焊接的电流、电压及速率进行即时的调节。此外，它也拥有检查与防护的特点，能够对焊接过程的电流、电压及其它相关指标进行检查，从而保障了焊接的品质与安全【1】。在自动化焊接装置里，诸如视觉、力/扭矩、温度等各类传感器发挥着至关重要的角色，它们能够捕捉到焊接流程中的位置、形状、力度等核心数据。利用这些传感器的即时反应，操纵系统能够对焊接流程进行精细的管理与调节，从而保证焊缝的定位准确且品质上乘。

控制系统在自动化焊接设备中占有关键地位，它主要职责是对从传感器获取的数据进行处理和解读，并依照预定义的计算方式和流程产出对应的操作命令，以此引领焊接机械手以及焊接电源的运转。此外，该控制系统也具有与其它设备交流数据以及配合的功能，以达到各个环节之间的顺畅配合。对于自动化焊接的顺利进行，控制系统的稳健与准确是极其关键的。

1.2焊接机器人运动控制系统

首先，需对机器人实施准确的模型设计，这涉及到机器人的几何形状、关键部位以及惯性等方面的设计与参数化。这样做的主要目标在于准确地展示出机器人在运动与动态方面的属性，以便为控制算法提供输入。在进行焊接操作时，机器人须遵循一系列的移动路线，以达到焊接的路线和焊缝的标准。在运动计划阶段，其核心职责就是设定机器人的关节角度或者终止执行装置的方向与姿势，从而让机器人可沿着设计好的焊接路线进行移动。在执行行为策略的过程中，主要任务是改变终端设备的坐标和姿态，而反向的行为计算就是将终端设备的转动转化为机械手的关节角度的过程。逆行动力学的解决方案是一个较为复杂的数学难题，须依照机器人的几何形状以及约束因素来进行。一般来说，逆向运动学的计算技术有解析式计算、数字式计算及优化计算。通过运动控制计算，能够得到机器人控制系统的输入信息，其中包含了机器人的关节位置、速度、扭力等，从而达到对机器人的准确操作。一般来说，运动控制的方式有PID控制、模型预测控制和自适应控制等。为了达到更高的运动控制效果，焊接机器人经常会装置多样化的传感器来收集和处理数据，例如位置传感器、力传感器和视觉传感器等。利用实时收集的机器人的位置、力/力矩以及焊接品质等数据，有能力对控制策略进行即刻的修改与调节，从而让机器人具备适配各种工作物体以及焊接环境的能力。

2. 自动化焊接设备在工程机械制造中的应用

2.1主体、控制器以及焊接电源的应用

目前，六轴关节式的结构被广泛应用于自动焊接的过程。而交流伺服机，这个控制器的核心功能就是，通过收集和传递信号，能够迅速地产生动力，以保证自动焊接过程的平稳和有效。在焊接系统里，焊接电源扮演着至关重要的角色。在挑选焊接电源的过程中，应优先考虑那些拥有极强稳定性的商标。如果焊接电源、主机构或者控制器的任意部分发生故障，将可能引发全局的焊接系统效能下降。为了确保自动化焊接系统的全面和稳健的工作，须确保焊接电源满足其设计和制造的标准，这样就能选出超过该设备的基本设置的产品。

目前，六轴关节式的结构被广泛应用于自动焊接设备的操作过程。而交流伺服机则充当着控制器的角色，其主要职责就是从自动焊接系统中获取信号并立即提供驱动，以确保自动焊接过程的平稳和有效。焊接电源在整个焊接系统里起着至关重要的作用。因此，在挑选焊接电源的过程中，需优先考虑那些稳定性较强的产品品牌。不管是焊接电源、主体还是控制器的哪个部分有所瑕疵，都将对全部的焊接系统的效率产生负面影响。为了确保全部的自动化焊接系统的连续和稳定的工作，须选用满足自动化焊接系统的基本参数的型号。

2.2综合性的网络操作系统的应用和远程操控技术的应用

在自动焊接设备上，需确保其逻辑的科学性、直观性以及一定的效率，并充分考虑到设备内所有元器件的性质与运转模式，这样，就可让具备大量执行元器件的自动焊接设备的各个组成部分进行协调，进而达成高效的焊接操作以及监控任务

【2】。另一方面，全面的网络操作平台也须借助功能扩充以及UI的创新，以便让互联网科技系统在显示自动焊接系统的监测数据时，更为明确、简洁，从而让有关的管理者可更深入地掌握自动焊接系统在运营期间遇到的难题。此外，目前的自动焊接系统还未能实现完全的自动化。这主要是由于当遇到对焊接系统无法正常运转的困扰时，多数时候还需依赖于实地的人力来对其进行维护和改善。而未来，将会有更多的机会使用远程操纵技术来推动自动化焊接设备的发展。利用远程操作技术，就算是在自动焊接设备上遇到困难，只要有相关的管理者离开，依旧能够利用远程操作手段处理。这种方式能显著地增强机器制造的效能。而且，利用远程操作技术还需公司扩大其自动焊接设备的网络覆盖面。

2.3焊接机器人的应用和自动化焊接专机的应用

与其它的自动化焊接设备相比，焊接机器人具备更广泛的应用领域。一般的无空间约束的工业设备标准零件的焊接任务，只需使用常规的机械手即能完成。然而，如果某些焊接任务受到空间约束，或是需对工业设备零件的品质提出较高的精确性，那么焊接机器人将会发挥巨大的潜力。目前，焊接机器人的应用并未广泛。而且，其运行费用通常较为昂贵。然而，伴随着社会对工业设备品质与精确性的持续增长，焊接机器人技术也将有显著的发展。自动化焊接专用设备主要运用双丝焊接方法。与单丝焊接相比，自动化焊接设备的焊缝几乎没有断裂的情况，其焊接品质明显优于手工焊接。此外，它还能够通过传感器和电子部件来实时跟踪焊接的轨迹，从而在焊接的过程中持续进行调整。这些尖端的自动化焊接设备，最后将伴随着工业的持续进步，一起推动技术层面的持续提升。

结语

自动化焊接设备是当代焊接技术的核心元素，对于工业制造有着至关重要的影响。伴随着科学技术的飞速进步，这些设备正朝着智能化与高效化的方向前进，具有极大的发展空间。经过详尽的探索与剖析，研究者们可对自动化焊接设备的技术情况有所掌握。在未来，自动化焊接技术会朝着智能、高效以及精确的路径前进。

参考文献

[1]安建全,刘世光,闫帅增等.锅炉压力容器焊接自动化技术应用分析[J].工程与建设,2023,37(05):1551-1553.

[2]王金磊.工程机械制造中自动化焊接设备的应用分析[J].南方农机,2017,48(17):122+125.